CN114591543A - 一种硫酸软骨素生物凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫酸软骨素生物凝胶及其制备方法和应用，属于生物新材料领域，以硫酸软骨素为起始原料，加入修饰后的聚甘油交联剂，制得交联CS生物凝胶，使用交联剂将硫酸软骨素分子链之间互相链接，形成连续稳定的网状结构，在水中可以溶胀但不溶解，得到的硫酸软骨素生物凝胶肤感柔软、无黏腻感，生物相容性好，可以应用于冷敷凝胶、面贴膜、退热贴基质等，符合绿色环保的市场趋势，具有良好的应用前景。

Description

一种硫酸软骨素生物凝胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于生物新材料领域，尤其涉及一种硫酸软骨素生物凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
硫酸软骨素，简称CS，是一类硫酸化的酸性粘多糖，由葡糖醛酸和N-乙酰氨基半乳糖二糖单位重复组成。硫酸软骨素分布于人和动物的很多组织器官如软骨、韧带、肌腱、角膜等不同组织中。CS主要与氨基葡萄糖配合使用，作为治疗关节疾病的药品，具有止痛、促进软骨再生的功效。现有技术中，尚无CS在生物凝胶方面的应用。
发明内容
本发明提供了一种硫酸软骨素生物凝胶及其制备方法和应用，使用交联剂将CS分子链之间互相链接，形成连续稳定的网状结构，在水中可以溶胀但不溶解，其肤感柔软、无黏腻感，生物相容性好，可以应用于冷敷凝胶、面贴膜、退热贴基质等，符合绿色环保的市场趋势，具有良好的应用前景。
为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种硫酸软骨素生物凝胶，所述凝胶为交联硫酸软骨素，所述硫酸软骨素分子链之间通过交联剂互相链接，形成连续稳定的网状结构，
以上所述凝胶中，所述硫酸软骨素和交联剂的质量比为1:1.1-1:3,所述的硫酸软骨素为粉末，来源于动物，平均分子量为5000-10万Da，优选5万至7万Da；所述硫酸软骨素是由葡萄糖醛酸和N-乙酰半乳糖胺聚合而成的糖胺聚糖，包括硫酸软骨素钠、硫酸软骨素钾或硫酸软骨素钙等；所述硫酸软骨素来源于动物的软骨，如鲨鱼、牛、猪、鸡等；
所述交联剂为聚甘油和二环氧辛烷反应的产物，所述聚甘油为聚甘油-6到聚甘油-14的一种，优选聚甘油-8至聚甘油-12，所述聚甘油为线性或环状结构。
一种硫酸软骨素生物凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚甘油和纯化水按质量比1:5-1:10的比例混合溶解，调节pH至11-14；
(2)将0.01-1g的二环氧辛烷加入步骤(1)得到的溶液中，40℃下反应10分钟后，冰浴降至室温，得交联剂；
(3)将步骤(2)所得交联剂投入硫酸软骨素水溶液中，在25℃-30℃搅拌2-4小时，调节pH至中性；
(4)将步骤(3)得到的物质投入至纯化水中，直至膨胀透明得交联硫酸软骨素凝胶。
以上所述步骤中，步骤(1)中采用氢氧化钠调节pH，步骤(3)中硫酸软骨素水溶液质量浓度为1-10％，步骤(4)中得到凝胶后可过10-50μm筛网，得凝胶颗粒，灭菌、真空干燥即得交联硫酸软骨素粉末易于保存。
上述得到的硫酸软骨素生物凝胶可以应用于冷敷凝胶、面贴膜、退热贴基质中。
有益效果：本发明提供了一种硫酸软骨素生物凝胶及其制备方法和应用，以CS为起始原料，加入修饰后的聚甘油交联剂，制得交联CS生物凝胶，使用聚甘油为交联剂，降低了交联剂的毒性，增强了凝胶的溶胀度和保水性能(聚甘油大量的羟基)，本发明使用交联剂将CS分子链之间互相链接，形成连续稳定的网状结构，在水中可以溶胀但不溶解，得到的凝胶具有很好的吸水性和保水能力，其肤感柔软、无黏腻感、生物相容性好、可降解，可以应用于冷敷凝胶、面贴膜、退热贴基质等，符合绿色环保的市场趋势，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
将聚甘油-8和纯化水按1：5的比例(w/w)混合均匀，用NaOH调节pH至12.5，取此溶液5ml，加入0.02g二环氧辛烷，40℃反应10min，立刻冰浴至室温，得交联剂，然后加入10ml纯化水得交联剂溶液；
取平均分子量为5万的CS，配制成5％(w/w)的CS水溶液，调节pH至12.5，取20g加入到交联剂溶液中室温搅拌3小时，加入150ml纯化水，调节pH至中性，溶胀透明，得交联CS凝胶；
除去纯化水，加压过10-50μm筛网，得凝胶颗粒；灭菌、真空干燥即得交联硫酸软骨素粉末。
实施例2
将聚甘油-10和纯化水按1：8的比例(w/w)混合均匀，用NaOH调节pH至12.5。取此溶液5ml，加入0.02g二环氧辛烷，40℃反应10min，立刻冰浴至室温，得交联剂，然后加入10ml纯化水得交联剂溶液；
取平均分子量为5万的CS，配制成5％(w/w)的CS水溶液，调节pH至12.5，取20g加入到交联剂溶液中室温搅拌3小时，加入150ml纯化水，调节pH至中性，溶胀透明，得交联CS凝胶；
除去纯化水，加压过10-50μm筛网，得凝胶颗粒；灭菌、真空干燥即得交联硫酸软骨素粉末。
实施例3
将聚甘油-12和纯化水按1：10的比例(w/w)混合均匀，用NaOH调节pH至12.5。取此溶液5ml，加入0.02g二环氧辛烷，40℃反应10min，立刻冰浴至室温，得交联剂。然后加入10ml纯化水得交联剂溶液；
取平均分子量为5万的CS，配制成5％(w/w)的CS水溶液，调节pH至12.5，取20g加入到交联剂溶液中室温搅拌3小时，加入150ml纯化水，调节pH至中性，溶胀透明，得交联CS凝胶；
除去纯化水，加压过10-50μm筛网，得凝胶颗粒；灭菌、真空干燥即得交联硫酸软骨素粉末。
实施例4
将聚甘油-12和纯化水按1：10的比例(w/w)混合均匀，用NaOH调节pH至12.5，取此溶液5ml，加入0.02g二环氧辛烷，40℃反应10min，立刻冰浴至室温，得交联剂，然后加入10ml纯化水得交联剂溶液；
取平均分子量为7万的CS，配制成5％(w/w)的CS水溶液，调节pH至12.5，取20g加入到交联剂溶液中室温搅拌3小时，加入150ml纯化水，调节pH至中性，溶胀透明，得交联CS凝胶；
除去纯化水，加压过10-50μm筛网，得凝胶颗粒；灭菌、真空干燥即得交联硫酸软骨素粉末。
实施例5
将聚甘油-10和纯化水按1：8的比例(w/w)混合均匀，用NaOH调节pH至12.5，取此溶液5ml，加入0.02g二环氧辛烷，40℃反应10min，立刻冰浴至室温，得交联剂，然后加入10ml纯化水得交联剂溶液；
取平均分子量为6万的CS，配制成5％(w/w)的CS水溶液，调节pH至12.5，取20g加入到交联剂溶液中室温搅拌3小时，加入150ml纯化水，调节pH至中性，溶胀透明，得交联CS凝胶；
除去纯化水，加压过10-50μm筛网，得凝胶颗粒；灭菌、真空干燥即得交联硫酸软骨素粉末。
交联CS性能检测
取1g交联CS凝胶，精密称量(W0)，加入生理盐水中，常温密封放置24小时，待充分膨胀后，取出凝胶，迅速吸干其表面游离水分，称重Wa，计算溶胀度＝Wa/W0x100％。并且测定透光率。
取溶胀后的凝胶5g，精密称量(W1)，在35℃烘箱中放置4小时，称量得W2，计算保水率＝W2/W1x100％。结果见表1。
表1各实施例交联前后的CS参数和性能对比
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
交联前MW 5.4万 5.4万 5.4万 7.6万 6.5万
交联后MW 10.2万 13.1万 14.9万 15.8万 13.8万
透光率 99.5％ 99.2％ 99.2％ 99.2％ 99.1％
溶胀度 2300 3500 3800 4500 4200
保水率 80.5％ 82.7％ 86.1％ 90.1％ 83.2％
从表1可以看出，交联CS的分子量显著增大，且随着分子量的增大，其溶胀度和保水率也在增强，聚甘油来源天然且还有多个羟基，也能够结合水分，增强容胀度和保水率。上述得到的交联CS凝胶来源天然，绿色环保可降解，符合现代环保的趋势。可应用于冷敷贴，面贴膜中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硫酸软骨素生物凝胶，其特征在于，所述凝胶为交联硫酸软骨素，所述硫酸软骨素分子链之间通过交联剂互相链接，形成连续稳定的网状结构。
2.根据权利要求1所述的硫酸软骨素生物凝胶，其特征在于，所述硫酸软骨素和交联剂的质量比为1:1.1-1:3。
3.根据权利要求1或2所述的硫酸软骨素生物凝胶，其特征在于，所述的硫酸软骨素为粉末，平均分子量为5000-10万Da。
4.根据权利要求3所述的硫酸软骨素生物凝胶，其特征在于，所述的硫酸软骨素平均分子量为5万至7万Da。
5.根据权利要求3所述的硫酸软骨素生物凝胶，其特征在于，所述的硫酸软骨素来源于动物或由葡萄糖醛酸和N-乙酰半乳糖胺聚合而成的糖胺聚糖。
6.一种硫酸软骨素生物凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚甘油和纯化水按质量比1:5-1:10的比例混合溶解，调节pH至11-14；
(2)将0.01-1g的二环氧辛烷加入步骤(1)得到的溶液中，40℃下反应10分钟后，冰浴降至室温，得交联剂；
(3)将步骤(2)所得交联剂投入硫酸软骨素水溶液中，在25℃-30℃搅拌2-4小时，调节pH至中性；
(4)将步骤(3)得到的物质投入至纯化水中，直至膨胀透明得交联硫酸软骨素凝胶。
7.根据权利要求6所述的硫酸软骨素生物凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述聚甘油为聚甘油-6到聚甘油-14中的一种线性或环状结构。
8.根据权利要求6所述的硫酸软骨素生物凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中硫酸软骨素水溶液质量浓度为1-10％。
9.根据权利要求6所述的硫酸软骨素生物凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(4)中得到凝胶后可过10-50μm筛网，得凝胶颗粒，灭菌、真空干燥即得交联硫酸软骨素粉末易于保存。
10.权利要求1-5任一项所述的硫酸软骨素生物凝胶可以应用于冷敷凝胶、面贴膜、退热贴基质中。
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